Nom pour BDD:

Fertilisation sapin Vosges

Nom complet   :

Modifications observées à la suite d’une fertilisation dans diverses sapinières dépérissantes des Vosges. Etude phytoécologique et dendrochronologique.

Abrégé   :

SapVF

Résumé   :

L’étude menée par François Lebourgeois dans le cadre de son DEA, encadré par Michel Becker, a porté sur l’analyse des modifications observées à la suite de quatre traitements fertilisants (Ca, CaMg, KMg, NPKCaMg) mis en place en 1985 dans diverses sapinières dépérissantes des Vosges par maurice Bonneau. Les 906 sapins adultes échantillonnés se répartissent sur 4 sites (deux en Lorraine et deux en Alsace) caractéristiques de quatre types de comportement préalablement observés vis-à-vis des variations de défoliation et de jaunissement. C’est par une approche dendroécologique c'est-à-dire en associant étude phytoécologique (fondée sur l’analyse de la végétation) et étude dendrochronologique (fondée sur la mesure d’accroissement radial annuel de cernes) que l’analyse a été effectuée.

L’étude phytoécologique   :

i. Discrimine nettement les sites quant à leur richesse minérale et à leur condition d’alimentation en eau : sols peu profonds, caillouteux, pauvres et acides sur grès vosgien en Lorraine ; sols profonds et beaucoup plus riches sur granite de Kagenfels en Alsace ;

ii. Montre que sur cette période de 5 ans, l’impact de la fertilisation sur la composition floristique du milieu est encore peu marquée ;

iii. Met en évidence une amélioration de l’activité biologique de l’humus, qui de moder en 1985, a évolué vers un mull acide sur les placettes fertilisées avec du calcium.

L’étude dendrochronologique met en évidence :

i. L’effet rapide et durable de l’ensemble des traitements sur l’accroissement radial et dans une moindre mesure sur la restauration de l’état du houppier ; l’effet des traitements sur ce paramètre n’est observable que pour des pertes foliaires supérieures à 30%. Sur ces dispositifs, cette valeur de 30% correspond à un seuil entre la variabilité normale de l’état des houppiers (<30%), et le domaine pathologique (>30%) ;

ii. L’existence de facteurs limitants (niveau de fertilité et réserve utile en eau), déclenchant (sécheresse de 1976) et aggravant (traitement sylvicole) les phénomènes de dépérissement, ainsi que leur incidence sur l’état sanitaire initial et sur l’effet des traitements.

Sur ces dispositifs, le niveau trophique est un facteur limitant, et la fertilisation est un excellent moyen :

i. De corriger la malnutrition des peuplements en amenant les éléments minéraux à leur disposition

ii. De les garantir contre les conséquences d’accidents « physiques » (sécheresse…).

Objectifs   :

Dans le cadre du dépérissement, et de l’hypothèse selon laquelle les carences nutritionnelles pourraient être un facteur important dans l’expression de celui-ci, la fertilisation sur peuplements adultes semblait être le meilleur moyen de vérifier expérimentalement cette hypothèse ; et d’enrayer, peut-être, le déclin observé depuis quelques années.

Protocole de prélèvement et d’observation   :

Fichier Placettes   : (SapVF_placettes_pour_BDD.xlsx)

Le choix des sites d’étude repose sur les résultats préalablement obtenus par Maurice Bonneau et son équipe sur l’ensemble des 8 essais installés en 1985 sur des peuplements adultes de sapin, dans des conditions écologiques variées. L’analyse des premiers résultats fait ressortir quatre types de comportement vis-à-vis de la fertilisation, comportements fondés sur les variations de défoliation et de jaunissement dans la période 1985-1990. Chaque site retenu est typique d’une de ces réactions ; schématiquement :

i. Vologne (SapVF_V) : dégradation des témoins et rétablissement des fertilisés,

ii. Mortagne (SapVF_M) : dégradation des témoins et rétablissement, dégradation ou stabilité des fertilisés,

iii. Grendelbruch (SapVF_G) : rétablissement des témoins et stabilité des fertilisés,

iv. Russ (SapVF_R) : rétablissement des témoins et des fertilisés

Les sites Vologne et Mortagne sont situés sur le versant lorrain des Vosges, sur grès. Les sites Grendelbruch et Russ sont situés sur le versant alsacien des Vosges, sur des granites de Kagenfels.

Colonne A : la localisation correspond à la placette de mesure qui est un carré de 30 mètres de côté, entouré d’une bande d’isolement de 10 mètres. Son identifiant combine les identifiants du site, du bloc et du traitement. On distingue 2 blocs sur chacun des 4 sites ; et les traitements, au nombre de 5 sont identiques pour tous les sites. On distingue :

Témoin : pas d’apport. Ca : 2500kg /ha de calcaire broyé (Recalcit) et 400kg de chaux vive

afin qu’une partie du calcium soit sous forme soluble. Ce traitement apporte au total 1520kg de CAO, dont 400 sous forme soluble ;

CaMg : 2500kg/ha de Recalcit magnésien à 12% de MgO , mélange de calcaire broyé et de chaux magnésienne, et 400kg/ha de chaux magnésienne vive, soit 590kg de CaO sous forme rapidement soluble , 1000kg de CAO sous forme peu soluble et 450kg de MgO sous forme soluble. Ce traitement diffère du précédent par la présence du magnésium, mais aussi par la plus forte quantité de calcium sous forme soluble.

KMg : 500kg/ha de Kalimagnésia (appelé aussi Patentkali), sulfate double de potassium et de magnésium. Ce traitement qui s’écarte délibérément du postulat de la nécessité du calcium dans la fertilisation, était motivé par l’action bénéfique du Kalimagnésia observée dans certains peuplements de Bavière ; mais était à priori peu logique ici, car la nutrition du sapin dans les Vosges est déjà caractérisé par un déséquilibre au détriment du magnésium, et ce type d’engrais, qui dose 30% de K2O et 10% de MgO, risquait de l’accentuer.

NPKCaMg : à un apport de Ca et Mg identique à celui du traitement CaMg, on a ajouté 200 kg/ha d’azote (ammonitrate à 34,5%), 200kg/ha de P2O5 (sous forme de superphosphate triple) et 150kg/ha de K2O (sous forme de sulfate de potassium).

site Bloc traitement Abrégé localisationVologne 1 Témoin SapVF_V1_T

Vologne 1 Ca SapVF_V1_Ca

Vologne 1 CaMg SapVF_V1_CaMg

Vologne 1 KMg SapVF_V1_KMg

Vologne 1 NPKCaMg SapVF_V1_NPKCaMg

Vologne 2 Témoin SapVF_V2_T

Vologne 2 Ca SapVF_V2_Ca

Vologne 2 CaMg SapVF_V2_CaMg

Vologne 2 KMg SapVF_V2_KMg

Vologne 2 NPKCaMg SapVF_V2_NPKCaMg

Mortagne 1 Témoin SapVF_M1_T

Mortagne 1 Ca SapVF_M1_Ca

Mortagne 1 CaMg SapVF_M1_CaMg

Mortagne 1 KMg SapVF_M1_KMg

Mortagne 1 NPKCaMg SapVF_M1_NPKCaMg

Mortagne 2 Témoin SapVF_M2_T

Mortagne 2 Ca SapVF_M2_Ca

Mortagne 2 CaMg SapVF_M2_CaMg

Mortagne 2 KMg SapVF_M2_KMg

Mortagne 2 NPKCaMg SapVF_M2_NPKCaMg

Grendelbruch 1 Témoin SapVF_G1_T

Grendelbruch 1 Ca SapVF_G1_Ca

Grendelbruch 1 CaMg SapVF_G1_CaMg

Grendelbruch 1 KMg SapVF_G1_KMg

Grendelbruch 1 NPKCaMg SapVF_G1_NPKCaMg

Grendelbruch 2 Témoin SapVF_G2_T

Grendelbruch 2 Ca SapVF_G2_Ca

Grendelbruch 2 CaMg SapVF_G2_CaMg

Grendelbruch 2 KMg SapVF_G2_KMg

Grendelbruch 2 NPKCaMg SapVF_G2_NPKCaMg

Russ 1 Témoin SapVF_R1_T

Russ 1 Ca SapVF_R1_Ca

Colonne B : Placette unitaire (PAU)

Chaque placette a été subdivisée en 9 sous-placeaux de mesure de 10 mètres de côté, de forme carrée, pour étudier les effets des micro-variations de milieu éventuelles. Ils sont numérotés de gauche à droite et de haut en bas en regardant le plan à l’endroit (voir dessin). Pour chaque sous-placeau, on réalise un inventaire des arbres présents et un relevé floristique complet. Les placeaux et les sous-placeaux ont été numérotés de 1 à 400. Les numéros des sous-placeaux se terminent pas des unités allant de 1 à 9 ; ceux des placeaux prenant la valeur de la dizaine, donc se terminant par un 0.

Schéma d’implantation d’après Lebougeois 1991 :

Colonne H : altitudeElle est mesurée à l’altimètre et exprimée en mètres. Colonne J : penteLa pente du terrain est mesurée à l’aide d’un clisimètre et elle est exprimée en degré Colonne L : expositionElle a été mesurée à la boussole de poche, exprimée en degré et notée dans l’étude comme l’angle que fait avec le nord, dans le sens trigonométrique direct (sens inverse des aiguilles d’une montre), la direction de la plus grande pente du terrain en observant le haut de celle-ci. Pour la base, c’est l’angle formé entre le nord magnétique et la plus grande pente du terrain en visant vers l’aval, dans le sens anti-trigonométrique (sens des aiguilles d’une montre). Colonne N : position topographique Situation de la placette dans le relief environnant.

10

1 2 3

4 5 6

7 8 9

définition Code basebas de pente de versant long BPvlplateau Prebord de plateau Rbhaut de pente de versant court HPvchaut de pente de versant long HPvlmi-pente de versant court MPvcmi-pente de versant long MPvlsommet S

Fichier Arbres   : SapVF_arbres_pour_BDD

A l’installation de l’essai, en 1986, 25 arbres ont été choisis par Bonneau sur chacun des 40 placeaux. En 1990, parmi ces 1000 arbres, 3 étaient chablis, 55 étaient exploités et 36 étaient des épicéas. On disposait donc de 906 sapins à étudier, de 100 ans d’âge moyen.

Tableau du nombre d’arbres par placeau :

site Bloc traitement Nombre d’arbresVologne 1 Témoin 22

Vologne 1 Ca 24

Vologne 1 CaMg 25

Vologne 1 KMg 25

Vologne 1 NPKCaMg 18

Vologne 2 Témoin 16

Vologne 2 Ca 24

Vologne 2 CaMg 23

Vologne 2 KMg 20

Vologne 2 NPKCaMg 17

Mortagne 1 Témoin 24

Mortagne 1 Ca 25

Mortagne 1 CaMg 25

Mortagne 1 KMg 25

Mortagne 1 NPKCaMg 25

Mortagne 2 Témoin 25

Mortagne 2 Ca 25

Mortagne 2 CaMg 25

Mortagne 2 KMg 25

Mortagne 2 NPKCaMg 23

Grendelbruch 1 Témoin 20

Grendelbruch 1 Ca 21

Grendelbruch 1 CaMg 25

Grendelbruch 1 KMg 25

Grendelbruch 1 NPKCaMg 24

Grendelbruch 2 Témoin 24

Grendelbruch 2 Ca 13

Grendelbruch 2 CaMg 10

Grendelbruch 2 KMg 25

Grendelbruch 2 NPKCaMg 25

Russ 1 Témoin 23

Russ 1 Ca 25

mesures :

En 1986, Bonneau a noté l’indice de transparence et l’indice de jaunissement, des arbres. En 1990, François Lebourgeois les a observés également.

L’indice de transparence est défini comme le pourcentage d’aiguilles supposées manquantes par rapport à la quantité que l’arbre devrait posséder s’il était parfaitement sain.

Indice de jaunissement (SapJDe_Jaun) correspondant aux classes de pourcentage de jaunissement du houppier :

Définition Code0 à 10% du houppier 011 à 25% du houppier 126 à 60 % du houppier 261 à 100% du houppier 3Sec sur pied 4

Le statut social, codé de 1 à 3 dans l’étude initiale a été encodé selon l’échelle de la base qui est la suivante :

Définition Code basedominant 2codominant 3dominé 4

Etat de la cime de l’arbre (abrégé étude_eC)cassée 3partiellement sèche 2descente de cime 1sèche avec feuilles/aiguilles adhérentes

6

morte 0

Fichier Dendrochronologie   : SapVF_Lc_pour_BDD

Chaque sapin échantillonné est carotté à cœur à 1,30m dans une des deux directions perpendiculaires à la pente, avec une tarière dendrologique de Pressler de 5 mm de diamètre intérieur. Les arbres de numéro pair sont carottés du côté gauche, en regardant vers le bas de la pente, et les arbres de numéro impair du côté droit.

François Lebourgeois a compté les cernes jusqu’à la moelle et mesuré les 51 derniers cernes (1940 à 1990) des carottes, au 1/100 mm, sur une chaîne de mesure informatisée (caméra numérique, chambre claire, table à digitaliser, ordinateur QL). Il a effectué aussi l’interdatation avec le programme mis au point par Michel Becker. La parfaite synchronisation des dendrochronogrammes a été vérifiée en s’aidant de la courbe de référence précédemment établie par Becker pour le sapin du massif vosgien (voir étude « dépérissement dans la sapinière vosgienne).

En janvier 2013, les séries chronologiques dont le pourcentage d’interdatation était inférieur à 61% de celles de la population d’arbres du site, ont été ré-interdatées par François Gérémia avec le programme de Jean-Luc Dupouey « interdat » qui offre plus de fonctionnalités, notamment par la souplesse de choix des séries de références.

Ont été modifiées les séries suivantes :

SapVF_V1_KMg_40_2 : remesuré ; + 2 cm en 1979 et 1980 SapVF_V2_T_60_9 : + 5 cm de 1986 à 1990 SapVF_V2_CaMg_80_11 : 1956 (28) + 1957 (60) SapVF_M1_T_110_3 : suppression de 4 cm de 1976 à 1979

(passage de 56% à 84%) SapVF_M1_T_110_21 : suppression de 15 cm de 1970 à 1984 , et

+1cm en 1956 SapVF_M1_KMg_140_3 : suppression des 22 cm, de 1960 à 1981 SapVF_M1_KMg_140_17 : 2 cm supprimés en 1977 et 1978 SapVF_M1_NPKCaMg_150_4 : suppression 4 cm de 1973 à 1976 SapVF_M1_NPKCaMg_150_7 : 4 cm supprimés de 1976 à 1979 SapVF_M1_NPKCaMg_150_12 : suppression 4 cm de 1969 à 1978 SapVF_M1_NPKCaMg_150_16 : remesurée ; puis 7 cm de 1984 à

1990 SapVF_M1_NPKCaMg_150_17 : suppression de 6 cm de 1978 à

1987 SapVF_M1_NPKCaMg_150_ 19 : suppression de 5 cm de 1971 à

1975 SapVF_M1_NPKCaMg_150_23 : suppression de 12 cm de 1971 à

1982 SapVF_M2_T_160_1 : suppression de 12 cm de 1976 à 1987 SapVF_M2_NPKCaMg_200_2 : + 2 cm en 1976 et 1977 SapVF_M2_CaMg_180_10 : + 4 cm de 1974 à 1978 SapVF_M2_CaMg_180_25 : suppression de 4 cm de 1971 à 1976 SapVF_M2_NPKCaMg_200_23 : suppression de 4 cm, de 1967 à

1971 SapVF_G1_Ca_220_6 : + 7cm de 1969 à 1975

SapVF_G1_Ca_220_8 : pas modifiée mais 2 périodes d’accroissement anormalement élevé.

SapVF_G1_Ca_220_21 : carotte remesurée ; puis + 5 cm de 1976 à 1980

SapVF_G1_NPKCaMg_250_18 : supression des cm 1974 et 1976 ; puis + 10 cm de 1974 à 1983

SapVF_G1_NPKCaMg_250_19 : suppression 1 cm en 1976 et 1970/2 (42,9)

SapVF_G2_T_260_11 : suppression de 12 cm de 1979 à 1990 ; puis 1967/2 (65,13) ; puis 1cm en 1976

SapVF_R1_T_310_16 : suppression de 5 cm de 1986 à 1990 et + 1 cm en 1976

SapVF_R1_T_310_21 : 1939 (71, 57) et 1cs en 1940 (14) SapVF_R1_Ca_320_7 : suppression de 5 cm de 1976 à 1980 et +

1cm en 1974 SapVF_R1_Ca_320_9 : + 6cm de 1978 à 1984 SapVF_R1_Ca_320_15 : suppression 6 cm de 1975 à 1980 SapVF_R1_Ca_320_25 : SapVF_R1_CaMg_330_9 : suppression de 4 cm de 1974 à 1977 SapVF_R1_KMg_340_12 : + 8 cm de 1968 à 1975 SapVF_R1_KMg_340_18 : suppression de 11 cm de 1967 à 1977;

puis + 2cm en 1989 et 1990, sans changement de date de premier cerne ; puis suppression 1968 (14) ; puis + 3 cm de 1977 à 1979

SapVF_R1_KMg_340_25 : suppression de 12 cm de 1969 à 1980 ; et + 1 cm en 1976

SapVF_R1_NPKCaMg_350_3 : + 10 cm de 1973 à 1982 SapVF_R2_CaMg_380_4 : suppression de 4 cm de 1974 à 1977 SapVF_R2_CaMg_380_5 : suppression de 12 cm de 1977 à 1988 SapVF_R2_NPKCaMg_400_15 : suppression de 4 cm de 1972 à

1975 SapVF_R1_NPKCaMg_350_10 : suppression de 18 cm de 1962 à

1980, et suppression 1966(164) et 1967 (140) SapVF_R1_NPKCaMg_350_15 : + 3 cm de 1988 à 1990, sans

changement de date de premier cerne SapVF_R2_T360_16 : + 6cm de 1985 à 1990, sans changement de

date de premier cerne SapVF_CaMg_380_7 : + 3cm de 1988 à 1990, sans changement de

date de premier cerne SapVF_R2_T_360_6 : SapVF_R1_NPKCaMg_350_23 : suppression 5 cm de 1969 à 1974 SapVF_R2_T_360_10 : + 19cm de 1962 à 1980 SapVF_R2_T_360_ 6 : suppression 5 cm de 1976 à 1980 ; et

1960/2 (122,7); et + 4 cm de 1974 à 1977 SapVF_R2_CaMg_380_25 : remesuré

SapVF_R2_KMg_390_4 : +11cm de 1956 à 1967 Colonne H : Certaines carottes des provenances Vologne 1 et Vologne 2 ont été

découpées pour Gérard Lévy, pour effectuer des analyses chimiques. Ce manque d’intégrité est renseigné par la note 1. Les carottes intactes sont signalées par la note 2. Les carottes du placeau Ca de Mortagne 1 qui n’ont pas été retrouvées ont été notées 0.

Fichier floristique   : SapVF_flo_pour_BDD

Le tableau floristique a été reconstitué à partir du fichier texte Q-Dos d’encodage initial. Il a été complété et vérifié en le confrontant aux relevés de terrain. Chaque placeau et chaque sous-placeau a été inventorié aux dates suivantes :

Site Date de début Date de fin

Vologne 15/10/1990 23/10/1990

Mortagne 28/09/1990 02/10/1990

Grendelbruch 04/06/1991 06/06/1991

Russ 10/06/1991 14/06/1991

Les espèces sont désignées dans la base par le référentiel de la BDNFF5 pour les spermaphytes, et la BDNBE1 pour les Hepaticophyta et les Bryophyta.

Une espèce, Daucus carota, parce que son genre et son espèce sont incertains a été affectée d’un « confère 3 ».

On a indiqué comme singularité (Pi ou Ch), les espèces qui poussent sur les chemins ou les pierres.

Les strates utilisées sont les suivantes :

Dénomination strate définition codeArborescente Espèces ligneuses > 7m AArbustive et/ou herbacée Espèces ligneuses < 7m a/hherbacée Espèces herbacées hmousse Hepaticophyta et Bryophyta

humicolem

Les coefficients indiqués sont ceux de l’échelle de Braun-Blanquet ci-dessous :

coefficient

définition

+ Espèce rare que l’on peut manquer.1 Espèce de recouvrement < 5% de la surface du relevé et que l’on ne

peut pas manquer.2 Espèce très abondante couvrant moins de 5% de la surface, ou

couvrant entre 5 et 25 % de la surface du relevé3 Espèce couvrant entre 25 et 50% de la surface du relevé4 Espèce couvrant entre 50 et 75% de la surface du relevé5 Espèce couvrant entre 75 et 100% de la surface du relevé

Pédologie   : pas de fichier pour le moment

Publications   : LEBOURGEOIS F., 1991. Modifications observées à la suite d’une fertilisation dans diverses sapinières dépérissantes des Vosges. Etude phytoécologique et dendrochronologique. Mémoire de DEA en Ecologie générale et production végétale, Université d’Orsay 1991,47p +annexes LEBOURGEOIS F., BECKER M., BONNEAU M., 1993. Influence d’une fertilisation minérale sur la croissance radiale de sapinières dépérissantes dans les Vosges. Revue Forestière Française, 45(6), 639-650